CN103532280B - 用于电机定子的连接器和相关的电机定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机定子的连接器(22)。该连接器(22)包括至少四个环形的框架(31‑34)。这些框架(31‑34)一个叠一个轴向地堆叠起来，并彼此绝缘，每个框架(31‑34)承载在其内周边腿部(36)上，所述腿部(36)朝框架(31‑34)的内部突出，用于焊接定子线圈的端部。其中一个框架(31)，称为中性框架，要连接至电机的中性点，其它三个框架(32‑34)，称为相框架，每一个要连接至电机的一个相。本发明还涉及一种定子，包括由线圈形成的绕组，线圈具有连接到根据本发明的连接器(22)的端部。

Description

用于电机定子的连接器和相关的电机定子

技术领域

本发明涉及一种用于电机定子的连接器以及相关的电机定子。

本发明涉及电机领域，譬如马达、交流发电机或交流起动器(alterno-starter)。

本发明关于交流发电机具有特别有利的应用，其用在所谓的“增程器”系统中，所述增程器”系统旨在提高电动车辆的自主性。为了这个目的，这些系统包括低功率内燃机，其机械地使交流发电机旋转，旨在当必要时，产生电能用于供应车辆的电牵引马达的电池。

背景技术

公知的是电机包括定子和与轴成一体的转子。转子可以与驱动或从动轴成一体，并可以是如文献EP0803962中描述的交流发电机形式的旋转电机的一部分，或如文献EP0831580中描述的电马达形式的旋转电机的一部分。

电机包括承载定子的壳体。该壳体被配置为承载旋转轴，例如通过轴承，所述轴承譬如滚柱或滚针轴承。转子可包括由钢叠片制成的芯部，其包括槽。永磁体定位在这些槽的至少一些内，例如如文献EP0803962的图1和图2所示的那样。

如为了更精确的细节应参照的文献FR2890798所描述的那样，电机包括爪式转子和定子芯部，定子芯部为一束钢叠片的形式，装配有用于安装属于定子的绕组的线圈的齿。该定子芯部包括朝内部打开的槽，每一个槽由两个连续的齿界定。这些齿具有平行的边缘，材料腹板，已知为存在于槽的底部和芯部的外周边之间的轭部。在该文献中，电机是多相的，并包括定子绕组，定子绕组由多个预组装的线圈构成。更精确地说，预组装的线圈，其构造是基于缠绕数匝的导线，安装在定子芯部的齿上。导线例如包括釉质被覆的铜线。

如图1所示，每个线圈安装在电绝缘的槽绝缘体1的周围，具有一个包括壁4的主体2，壁4限定了大致矩形形状的框架5。绝缘体的主体2还包括前缘7和后缘8，其采用框架5的壁4来限定线圈9的组装凹部。后缘8意在定位在轭6的附近，而前缘7位于电机的内部。该单元意在围绕齿10缠绕。

在一个实施例中，两个线圈插入到同一槽中，每个线圈围绕一个齿缠绕，该齿通过线圈绝缘体限定槽。

将线圈连结在一起，例如通过焊接，或通过连接器的方式，以形成可以是多相类型的电机的相。文献US2005/0253466因此描述了一种环形形状的连接器，包括导电轨道，所述导电轨道在一个或多个径向水平上设置在其径向壁中，用于连接线圈。该连接器承载连接端子。然而，这种连接器相对笨重，且实现起来较为复杂。

发明内容

本发明的目的是减小径向占用面积，并有利于这种连接器的制造。

为了这个目的，本发明涉及一种用于多相电机定子的连接器，该电机定子包括装配有多个线圈和中性点的绕组，其特征在于，其包括：

至少四个环形的框架，这些框架轴向地一个叠一个地堆叠起来，并彼此绝缘，每个框架在其内周边上具有腿部，所述腿部朝框架的内部凸出，用于焊接定子的线圈端部，

其中一个框架，称为中性框架，用于连接到电机的绕组的中性点，其它三个框架，称为相框架，每个都用于连接到电机的一相。

根据一个实施例，框架嵌入到主体中，该主体由电绝缘材料制成，譬如塑料。

根据一个实施例，由相框架的腿部和中性框架的腿部形成的单元配置为定位在定子的线圈的侧部之间。

根据一个实施例，中性框架位于堆叠的框架的一端，依照轴向方向，中性框架的腿部指向相比于相框架的腿部的相反方向。

根据一个实施例，每个腿部包括：

L形部，其具有第一臂和第二臂，第一臂源于框架内周边，朝该框架内部延伸的第一臂，第二臂垂直于第一臂，以及

头部，连接到第二臂的一个边缘。

根据一个实施例，该头部呈中空的凸起状。

根据一个实施例，每个相框架在外周边包括连接端子，用于连接到电源连接器。

根据一个实施例，该连接端子并列布置，并具有U形端部。

根据一个实施例，该连接器包括定位指示销，以在组装过程中调整连接器相对于定子的定位。

根据一个实施例，连接器在外周边上包括支撑脚，所述支撑脚用于搁置在定子的轭的边缘上。

根据一个实施例，支撑脚确保连接器的主体在定子的线圈上方的定位而不与定子线圈接触。

根据一个实施例，支撑脚呈L形，一个端部固定在主体的外周边上，一个端部终结于支撑件，所述支撑件用于抵靠轭的边缘搁置。

本发明还涉及一种定子，其包括由线圈形成的绕组，该线圈具有连接到本发明的连接器的端部。

优选地，该连接器的外直径小于定子的外直径。

附图说明

阅读下面的说明书并查看附图将更好地理解本发明。这些附图仅是纯粹说明性的依据，并不意味着对本发明的限定。

图1，已被描述过，示出了根据现有技术情况的线圈绝缘体，旨在围绕定子齿缠绕；

图2a和2b分别单独示出了定子的透视图和设置有本发明的连接器的绕制好的定子；

图2c示出了在定子线圈和本发明的连接器之间的连接部的详细视图；

图3a-3c分别示出了从本发明的连接器的上方和下方看到的透视图；

图4根据透视图展示了本发明的连接器的相框架，

图5示出了形成本发明的连接器的堆叠框架的透视图；

图6示出了本发明连接器的堆叠框架的横截面图；

图7根据详细的透视图展示了本发明的连接器的连接腿部；

图8根据透视图示出了本发明的带有线圈绝缘体导向系统的连接器的定位指示销之间的连接部的细节；

图9根据透视图，示出了旨在安装在本发明的定子的齿上的线圈绝缘体。

从一个图到下一个图，相同的，类似的或相似的部件保持相同的附图标记。

具体实施例

图2a和图2b示出了具有轴线X的定子11，其具有芯部12，该芯部12由规则地分布在内周边上的齿14以及朝内部打开的槽15组成，两个连续的槽15由齿14分隔开。这些齿14同时具有两个平行的边缘，材料腹板，所述材料腹板对应于存在于槽15的底部和芯部12的外周边之间的轭17。芯部12由一堆铁磁材料制成的钢叠片形成，其在垂直于轴线X的径向平面中延伸。该堆钢叠片通过铆钉(未示出)保持，所述铆钉轴向地完全贯穿该堆钢叠片。

该定子是多相旋转电机的一部分，包括装配有预组装在这里的多个线圈19的定子绕组和中性点，中性点称之为电机的中性点，例如文献EP0831580的图1所示的。线圈19使用紧凑的连接器22连接在一起，该连接器包括多个框架31-34，其中一个框架31，称为中性框架31，被连接到旋转电机的中性点。

更精确地说，如图2b所示，形成定子绕组11的预组装线圈19安装在定子的齿14上。这些线圈19基于缠绕多匝的导线构建。导线由电导线组成，例如铜或铝导线，被覆有电绝缘材料，如釉质。这些导线可具有圆形，矩形横截面，或为扁平部件的形式。

在一个实施例中，两个线圈19插入到同一个槽15中，每个线圈19都围绕一个金属齿14缠绕，所述齿通过线圈绝缘体20限定槽。这个绝缘体20是电绝缘体，在这个实施例中，由电绝缘的且可模制的材料制成。每个线圈19的端部191、192轴向延伸超过定子11的同侧上的绕组，在图2b中对应于定子11的较高侧。优选地，线圈19的端部191、192基本上按照横靠齿14的自由端部的相同圆周侧布置，也就是说，位于远离轭17的一侧，并且位于与包含在电机内的距离定子的内周边和转子的外周边之间的气隙最近的一侧。每个线圈19具有第一“输入”端191和第二“输出”端192，第一“输入”端191意在替代地连接到其它输入端，以属于电机相U、V、W中的一个，第二“输出”端192意在连接到电机的中性点。为了这个目的，当连接器22安装到定子11上时，通过具有与轴线X结合在一起的轴线X1的连接器22，将线圈19连接到一起以形成不同相U、V、W。

更确切地说，如图5和6所示，连接器22包括四个框架31-34，所述框架具有沿径向平面延伸的环形形状。框架31-34是导电的，例如由铜制成或有利地由其它可焊接的金属材料制成。这些框架31-34具有基本上相同的内径和外径。框架31-34的外径，基本对应于连接器22的外径，小于定子11的外径(由轭17的外径构成)，以利于对线圈19的浸渍操作，并减少径向所占面积。这些框架31-34一个叠一个轴向地堆叠，并且彼此电绝缘。每个框架31-34在其内周边上承载明显的腿部36，腿部朝向框架的内部径向凸出，用于焊接定子线圈的端部191、192。优选地，框架31-34嵌入由电绝缘材料(譬如塑料)制成的主体38中。例如图6所示，一层电绝缘材料38存在于各框架之间。

框架之一31，被称为中性框架，意在连接到电机绕组的中性点，该电机包括以星形结构布置在此处的线圈19，其带有构造为穿过框架31的中性点。该中性框架31位于堆叠的框架31-34的一端，在此是在距离轭17最远的端部。假定每个线圈19具有连接到中性点的输出端192，中性框架31包括与线圈19的数量相等的多个腿部36，实际上等于15。

三个其他的框架32-34，称为相框架，每个都旨在连接到电机的相关相U、V、W的线圈19的输入端191，在此电机是三相型。线圈19的输入端191因此替代地通过连接器22的相框架32-34之一周向地连接到电机绕组的相输出。每个相框架包括多个腿部，其数量等于线圈的数量除以电机的相数，也就是说，此处是15÷3＝5(参见图4)。更确切地说，每个相包含五个线圈19，所述线圈通过框架32-34中之一电连接到一起，该框架的腿部36的数量等于五。

为了这个目的，如图2b、3a、3b和3c、4以及5所示，每个相框架32-34在其外周边上包括用于连接到电源连接器(未示出)的连接端子41-43，其本身连接到例如文献EP0831580中所描述的转换器。这些连接端子41-43并排放置，具有U形端部，并构成具有电机线圈19的绕组的相的输出端。应当认识到，由于端子41-43属于框架32-34，所述端子41-43相比于文献US2005/0253466中所描述的端子得到简化。这些端子41-43是刚性的，并且具有更小的占地面积。

各框架31-34的腿部36相对于彼此成一定角度地错开。此外，为了有足够的空间通过焊接电极连接腿部36和线圈19的端部191，192，单元47，由意在焊接到同一线圈19的端部191、192上的相框架32-34之一的腿部36和中性框架31的腿部36形成，该单元47配置为定位在所述线圈19的在线圈19的轴向端部之间延伸的侧部50、51之间(参见图2c和3b)。更确切地说，单元47的腿部36接触端部191、192面对彼此的区域，如在图2c中更佳示出的。应该指出的是，端部191，192相对于彼此偏移。

此外，如图2c和3a所示，中性框架31位于堆叠的框架31-34的一端处，根据轴向方向，相比于相框架32-34的腿部36，中性框架31的腿部36指向相反的方向，从而使连接器22的所有腿部36位于与线圈端部191，192相同的高度。事实上，中性框架31的腿部36根据标号为L1的轴线方向指向；而相框架的腿部36，根据标号为L2的相反轴向方向指向。这样的结构，限制连接器22的腿部36和线圈19的端部之间的位移，使绕组中的导线的长度得以减小。

如图7所示的实施例中，每个腿部36包括一个L形部，其具有第一臂361和第二臂362，第一臂361源于框架31-34的内周边，其朝向框架31-34内部延伸，第二臂362垂直于第一臂361。腿部36还包括头部363，线圈19的端部191、192焊接到头部363上。连接到第二臂362的边缘中的一个的该头部363呈中空凸状。中性框架31的腿部36的L形部，相比于相框架32-34的腿部36的L形部，沿相反的方向折起。优选地，在要连接到同一线圈19的输入端191和输出端192的两个腿部36的单元47中，这两个腿部36的头部363的中空部分朝向彼此转变方向。

另外，如图2b、3a、3b、3c和8所示，连接器22包括销53，其使得连接器22能够在组装期间相对线圈19定位在位，以便减小线圈之间的不良连接的风险。这些定位销53，在轴向方向上延伸，由连接器22的外周边承载。根据一个实施例，这些销53包括基部，其源自于连接器22外周边的材料，承载具有斜面的自由端的圆筒形状的杆58。这些定位销53意在与由线圈绝缘体20承载的导向系统协作。如图2b和8所示，这些导向系统由隆起部54形成，所述隆起部54限定了用于定位销53的通道。为了便于将定位销53插入到隆起部54之间，隆起部54形成为使得通道在其从线圈19的导线端部191、192侧出现的端部呈稍增宽的形式。在这种情况下，连接器22包括两个定位销53。

如图2b、3a、3b和3c所示，连接器22还包括支撑脚61，所述支撑脚旨在搁置在定子11的轭17的边缘上。这些支撑脚61呈L形，一端固定在主体38的外周边上，且一端终结于搁置抵靠轭17的边缘的支撑件62。支撑件62包括中空部63，如图3c所示，意在接收定子固定栓的端部。

此处的四个支撑脚61规律地围绕主体38分布。两个相继的支撑脚61因此以90度的角度成角度地分开。支撑脚61使连接器22的主体38在主体38不与线圈19相接触的情况下保持在线圈19的上方。此外，支撑脚19周向占地足够小，以防止连接器22全部盖住线圈19的外周边，这有利于定子11的冷却，归因于介于两个相继的支撑脚61之间的较大的分离区域以及连接器22的主体38和线圈19之间的空间。

定位销53和支撑脚61的形状可以通过模制得到。

在一个非限制性的示例性实施例中，连接器22包括铜制的框架31-34，其具有198.5毫米量级的内径D1和218.5毫米量级的外径D2(参见图3b)。这些框架31-34通过1.6毫米量级的绝缘材料的厚度E彼此分隔开(参照图6)。

另外，线圈绝缘体20是由电绝缘塑料制成，诸如例如PA6.6，其可以由纤维强化，诸如玻璃纤维。如图9所示，线圈绝缘体20包括由框架202以及前缘203和后缘204形成的主体201，通过框架壁202限定了线圈19的组装凹部，如图2b所示。要定位在轭17侧处的后缘204，在一侧通过跟部207延长，而另一侧经折叠区域209通过翼部208延长。跟部207比翼部302薄且窄。跟部207使轭17和相关线圈19之间电压降减少。

线圈绝缘体20此外还包括盲槽211，盲槽设置于框架24的更高和更低的壁的内部面中。盲槽211的非开放侧位于电机的内部，以便阻止浸渍漆流入电机以及由齿14的自由端和电机转子的外周边限定的气隙的周围。

优选地，如图2b和9所示，前缘203的纵向边界在它们的端部213中之一处被配置为充当用于线圈19的每个端部191、192的导线导向器。为了这个目的，边缘203的纵向边界在一端呈杯形，接收导线的一端。线圈19的导线可通过被支撑在杯部的侧面上被保持在位，用于焊接连接器22。

下面描述一种操作，该操作能够得到连接到连接器22的根据本发明绕制的定子。

最初，线圈绝缘体20围绕外部工具定位。然后，在凹部内围绕线圈绝缘体20缠绕导线。随后，将每个线圈绝缘体20从工具移除，之后围绕定子11的齿14缠绕。如图2b所示，每个齿14的跟部207随后定位为放平抵靠槽15的底部，以将线圈19有效地与轭17绝缘。翼部208朝线圈19折起，以便被相邻的绝缘体20的前缘保持折回。因此，翼部208构成两个相邻的线圈19之间的电绝缘壁。

外部连接器22然后定位在线圈19的上方，以确保线圈19与电机的相U、V、W的各框架31-34的连接。连接器22被定位为使脚61经支架62搁置在轭17的边缘上，并使定位销53装配在线圈绝缘体20的相应隆起部54之间。

连接器22然后通过将中性框架31和相框架32-34的腿部36焊接到线圈的端部191、192上来固定到定子11上。为了这个目的，线圈19的输入端191可替代地焊接到与相U、V和W对应的相框架32-34的腿部36上；而线圈19的输出端192焊接到属于中性框架31的腿部36。

然后，执行使用浸渍漆浸渍定子绕组11的操作。为了这个目的，加热定子11以及漆料，以便一滴一滴地以液态注入盲槽211。漆料例如包含环氧树脂，不饱和聚酯树脂或硅树脂。当然，以公知的方式，可添加促进剂树脂(accelerator resin)，以便减少浸渍时间。应当指出，较低和较高的壁的盲槽211彼此分开，取决于轭17的厚度。这些槽43(图2b中未标出)不会被轭17掩盖。

替代地，通过在含有热漆料的容器中使线圈19连续通过，可实施浸渍操作，同时滚动定子11。因此，替代地，浸渍操作可以通过在浸渍漆的容器中部分浸泡和滚动转子来实施。替代地，浸渍操作可以通过在浸渍漆的容器中完全的简单的浸泡定子或在真空中实施。在所有的情况下，浸渍漆伴随着固化的发生而冷却。

应当指出，连接器22在线圈19上方的定位以及其减小的尺寸，尤其是小于定子11外径的外径尺寸，有利于浸渍漆从线圈19的外部经过盲槽211流动到内部。

替代地，在将连接器22焊接到定子11的线圈19的端部191、192之前，实施浸渍操作。

优选地，由定子11和连接器22形成的单元然后通过冷缩配合安装在壳体内，可以用水冷却该壳体。

可以清楚地从说明书和附图看出，构成两个相继的线圈19之间电绝缘壁的翼部208源自绝缘体20，在这里由可模制的塑料制成，从而使绝缘体20(有利地装配有跟部207)的制造容易。将绝缘体20在其相关的齿14上的安装和焊接到端部191、192由于绝缘体20有利地配置为引导线圈19的端部191、192的构造而同样简单。浸渍漆由于槽211使线圈稳定地固定在其相关的齿14上，该槽211是盲槽以防止电机的定子和转子之间的气隙被污染。在这个示例性的实施例中的轭17具有环形形状，并且构成用于齿14的支撑件，所述齿在轴线X方向上朝内部延伸。齿14在周向上规则地分布，并且气隙以公知的方式存在于旋转电机转子的外周边和齿14的自由端之间。该气隙不会被浸渍漆污染。跟部207使得电机的功率提高。翼部208也可以提高电机的功率，同时使电机更加可靠和紧凑。

电机的转子可以是如文献FR2890798中的爪式转子。替代地，转子可具有凸出的极。替代地，转子可以是如上述文献EP0803962和EP0831580中的永磁体转子。替代地，带有爪或凸出的极的转子还可以包括永磁体。替代地，齿14不规则地周向分布是可能的。

当然，本领域技术人员将能够改动前述的连接器22的构造而不脱离本发明的框架。因此，尤其是定子11，替代地，可以有四相、五相、甚至六相绕组。在这种情况下，连接器22分别包括五、六、七个框架一个叠一个地堆叠，外部框架构成中性点。

在图9的实施例中，翼部208被折起并随意放置。在这种情况下，当线圈绝缘体20安装在齿14上时，给定的绝缘体20的翼部208支撑抵靠邻近的线圈绝缘体20的前缘203。

可以从说明书和附图中看出，每个边缘203，204呈现两个纵向边界和两个横向边界，所述横向边界与具有更大长度的纵向边界连接到一起。跟部207和翼部208源自后缘的纵向边界(参见图9)。因此，在其他实施例中，翼部208可以通过爪和棘轮(click-and-ratchet)系统固定到位于翼部208侧部的前缘203的纵向边界。爪和棘轮系统可以由前缘203的纵向边界承载的腿部形成。这些腿部意在通过爪和棘轮系统与设置在翼部208的壁中的凹部协作，且每个腿部都具有钩的形状，其具有三角形斜坡形式的侧部，侧部终结于一边缘，该边缘使得在腿部穿过凹部以后翼部208被保持。折叠区域，翼部208的边缘，位于凹部的侧部，也被压平，以便允许翼部208理想地抵靠线圈的侧部放平。

替代地，爪和棘轮系统可以由设置在前缘203的厚度中的槽形成。翼部208的自由边缘然后形成带，意在装配在槽的内部，以维持翼部208抵靠绝缘体20的主体23折回。为了这个目的，翼部208的形成带的部分可以具有压平的厚度，以便有利于带在槽内的定位，并确保翼部208理想地抵靠线圈19的侧部放平。

旋转电机可以属于机动车辆，并以上述方式作为交流发电机、交流起动器(其是可逆交流发电机)，电动机或电磁减速器。

在交流发电机属于电动车辆增程器的背景下，转子可以是带有多个磁体的永磁体转子，所述多个磁体受弹簧动作被保持，如2012年5月24日提交的申请FR12/54733中描述的那样。应当理解的是，这种类型的电机轴向紧凑，而且具有高功率。

当然，绝缘体20，此处是刚性的，替代地可以是没有翼部和/或跟部。线圈19的数量取决于具体的应用，并因此可以少于或多于15。

Claims (15)

1.一种连接器(22)，用于多相电机的定子(11)，该定子包括装配有多个线圈(19)和中性点的绕组，其特征在于，该连接器(22)包括：

至少四个环形的框架(31-34)，这些框架(31-34)轴向地一个叠一个地堆叠起来，并彼此绝缘，每个框架(31-34)在其内周边上承载腿部(36)，所述腿部(36)朝框架(31-34)的内部凸出，用于焊接定子(11)的线圈(19)的端部(191、192)，

一个框架(31)称为中性框架，用于连接到电机的中性点，其它三个框架(32-34)，称为相框架，每个都用于连接到电机的一相，

其中，中性框架(31)位于堆叠的框架(31-34)的一端，依照轴向方向，中性框架(31)的腿部(36)指向相比于相框架(32-34)的腿部(36)的相反的方向。

2.根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，框架(31-34)嵌入在主体(38)中，该主体由电绝缘材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于，由相框架(32-34)的腿部(36)和中性框架(31)的腿部(36)形成的单元配置为定位在定子(11)的线圈(19)的侧部(50、51)之间。

4.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于，每个腿部(36)包括：

L形部，具有第一臂(361)和第二臂(362)，该第一臂源于框架(31-34)内周边，该第一臂朝框架(31-34)的内部延伸，该第二臂垂直于第一臂(361)，和

头部(363)，连接到第二臂(362)的一个边缘。

5.根据权利要求4所述的连接器，其特征在于，头部(363)呈中空凸起形。

6.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于，每个相框架(32-34)在其外周边包括连接端子(41-43)，用于连接到电源连接器。

7.根据权利要求6所述的连接器，其特征在于，连接端子(41-43)并排放置，且具有U形端部。

8.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于，其包括定位销(53)，以在组装期间调整连接器(22)相对于定子(11)的位置。

9.根据权利要求1或2所述的连接器，其特征在于，其在外周边上包括支撑脚(61)，所述支撑脚搁置在定子(11)的轭(17)的边缘上。

10.根据权利要求9所述的连接器，其特征在于，框架(31-34)嵌入在主体(38)中，该主体由电绝缘材料制成，且在于支撑脚(61)确保连接器的主体(38)在定子(11)的线圈上方的定位而不接触线圈。

11.根据权利要求10所述的连接器，其特征在于，支撑脚(61)呈L形，一端固定在主体(38)的外周边上，另一端终结于支撑件(62)，所述支撑件用于抵靠定子(11)的轭(17)的边缘搁置。

12.根据权利要求2所述的连接器，其特征在于，所述主体(38)由塑料制成。

13.根据权利要求10所述的连接器，其特征在于，所述主体(38)由塑料制成。

14.一种定子(11)，包括由线圈(19)形成的绕组，线圈(19)具有端部(191,192)，所述端部连接到根据上述权利要求中任一项所述的连接器(22)。

15.根据权利要求14所述的定子，其特征在于，连接器(22)的外径(D2)小于定子(11)的外径。